Question

Wszystko na temat anihilacji materii.

Praca ma wyczerpać w pełni podany temat.

Answer 1

Anihilacja jest jednym z bardziej tajemniczych procesów fizycznych w których następuje oddziaływanie cząstki i odpowiedniej jej antycznąstki (lustrzane odbicie). Żeby zrozumiec o co chodzi w anihilacji, trzeba pierw uzmysłowic sobie co to są cząstki i antycząstki, a najłatwiej to zrozumiec wyobrażając je sobie jako dwie siostry, które bardzo się nienawidzą, a gdy się spotkają dochodzi do kłotni między nimi i żucania róznymi przedmiotami w siebie. Oczywiście jest to duża przenośnia, ale podobno upraszacza sprawę. Cząstki są to wszyskie cząstki jakie nas otaczają- czyli atomy które w swoim jądrze mają dodatnio naładowany proton, nienaładowany neutron, a dookoła dodatniego jądra krąży ujemnie naładowany elektron. Antymateria jest przeciwieństwem materii- w jądrze znajduje się ujemny proton (nazywa się antyproton), antyneutron zbudowany jest z antykwarków, a dookoła krąży dodatnio naładowany antylektron- pozyton. 

 

W czasie anihilacji dwie siostry (cząstka i antycząstka) spotykają się ze sobą. Cząstki oddziałują na siebie, czego skutkiem jest całkowita ich zamiana na promieniowanie elektromagnetyczne w postaci fotonu. Zawsze w czasie anihilicaji musi powstac więcej niż jeden foton, ale całkowita energia wszystkich powstałych fotonów musi byc   równoważna masom czastki i antycząstki jakie się stuknęły (E=mc^2). Zróbmy to na przykłądzie anihilacji pary elektron–pozyton, w wyniku której powstają dwa fotony gamma: e(+) + e(-) → 2γ. W tym przykładzie nie spotkały się całe cząstki ale składowe cząstek/ antycznąstek czyli elektron i pozyton, ale dokładnie taka sama zależnośc zaszła by np. dla tlenu i antytlenu, z tym, ze wyzwolonych zostałoby znacznie więcej fotonów. Oczywiście to nie jest koniec. W fizycę "na wyższym poziomie" dowiadujemy się, że powstałe fotony mogą produkowac np. parę kwar- antykwark, które również anihilują wyżucając z siebię np. gluon. Oczywiście "scenariuszy" anihilacji nawet dla prostych par jest wiele. W wyniku anihilacji powstają ogromne ilości energii, dlatego trwają bardzo poważne pracę nad metodą wykorzystywania jej w pozyskiwaniu energii. Z prostych obliczeń wynika, że z 1 mola węgla (12 g) gdyby całkowicie zaanihilowac go z 1 molem (12g) antywęglem powstałoby 216 x 10^13 J najbardziej czystej energii bez żadnych odpadków promieniotwórczych bo w wyniku anihilacji powstaje jedynie promieniowanie. 

Oczywiście mówiąc o anihilacji nie można zapomniec o zjawisku kreacji par- procesu odwrotnego od anihilacji. Zjawisko to występuje gdy wysokoenergetyczne foton przechodzi przez "przekaźnik" którym jest pole elektryczne atomu. Jądro pochłania nadmiar pędu fotonu, dzięki czemu z jądra "wyskakuje" elektron i pozyton. Polega to na przekształcania materii w energię (również E=mc^2).